砂糖を加熱するとおいしいカラメルになるのを不思議に思ったことはありませんか？ パンを焼くとパンの皮が茶色になるのに気づいたことはありませんか？ 白いジャガイモを揚げたとき、どのように茶色になるのか考えたことがありますか？ これは、褐変反応、つまりメイラード反応によるものです。 褐変反応は、食品に褐色の色をつけるために非常によく知られています。 酵素的褐変と非酵素的褐変があるが、これはポリフェノールオキシダーゼという酵素の有無による。 非酵素的褐変の主な原因はメイラード反応とカラメル化である。 ここでは、褐変におけるカラメル化反応の寄与に焦点を当てる。

カラメル化反応とは、炭水化物や糖が酸化され、高温で加熱すると褐色とカラメルのような風味が発現することである。 反応の温度は、食品に含まれる糖の種類によって異なる。 スクロース&グルコースは160℃でカラメル化し、フルクトースは110℃でカラメル化する。 カラメル化反応は、酵素の関与がないため、非酵素的褐変とみなされる。 この反応の影響は、キャラメル状の砂糖、トースト、焼いたパン、揚げたフライドポテト、タフィー、キャラメル状の野菜などの製品で容易に確認することができます。

カラメル化のプロセスは、砂糖の融解から始まり、その後、発泡としても知られている沸騰が起こります。 その後、凝縮反応によって砂糖から水が引き抜かれます。 次に異性化反応と脱水反応が起こり、中間体が生成されます。 カラメル化の最終段階では、断片化によって茶色い風味が生じ、重合によって色がつく。 カラメル化の過程で、カラメラン（C24H36O18）、カラメレンス（C36H50O25）&カラメリン（C125H188O80）などのポリマーが主にカラメルの褐色に寄与しているのです。 しかし、カラメル化は色だけでなく、非常に心地よいカラメル風味を持つ揮発性アロマ化合物の生成にも関与しています。 食品加工において、この風味の部分は、色の部分に比べて過小評価されることが多い。 乾熱調理で糖が分解されると、その分子は分解され、α-ジカルボニル化合物であるオスロースのような中間体が、甘く、ナッツのような、褐色の香りを持つ化合物を生じさせます。 これらの香気成分には、甘くフルーティーな香りのエステル類、バターのような香りのジアセチル類、甘く脂肪分の多い香りのラクトン類がある。 これらの化合物の他に、5-ヒドロキシメチルフルフラール、2-アセチルフラン&フルフラールなどのフランは、甘い、ナッツのような、パン粉のような風味を与える。 5,6-ジヒドロマルトール、5-ヒドロキシ-5,6-ジヒドロマルトール&マルトールなどのピロン類は、甘い、カラメル、キャンディー風味を与える。 一方、シクロペンテノン、3-メチル-2-シクロペンテノン& 2,3-ジメチル-2-シクロペンテノンなどの炭素環化合物は、甘い、タフィーやコーヒーの風味を与える

カラメル化においてさらにこのような化合物を特定する研究はまだ続いている。 この香気成分を分離して、さらに天然香料の原料や天然材料として使用することができます。

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